科学家重现石器时代的脑电波发现人类进化的认知火花

一项新研究表明，早期人类精确使用工具的能力可能是人类进化的关键。通过记录使用石器的参与者的脑电波，该研究确定了不同工具使用任务所需的大脑活动的显著差异，强调了额顶叶区域在与工具使用相关的认知发展中的重要性。

研究人员演示了实验期间要求参与者执行的任务：左边是开坚果，右边是使用石器切割皮革。图片来源：Brienna Eteson/来源：Affinito 等人，2024

由图宾根大学考古科学研究所和森肯伯格人类进化与古环境中心的 Alexandros Karakostis 博士领导的研究小组表明，大脑进化可能使早期人类能够精确使用工具，从而推动塑造现代人类的生物文化进化。

该团队以创新的方式开展研究，记录参与者使用与早期人类使用的石器类似的石器时的大脑活动。研究结果发表在《科学报告》杂志上。

“技术创新对人类进化至关重要，”Alexandros Karakostis 说。“我们感兴趣的是，使用相对简单的石器需要哪些认知发展——以及人类和其他灵长类动物的能力有何不同。”

在实验中，研究人员调查了两项不同的工具使用任务。参与者首先使用石锤敲碎坚果，然后使用打制的石器在皮革上雕刻图案。

研究人员演示了参与者在实验期间被要求执行哪些任务——这里是规划阶段：左边是精确切割皮革；右边是使用石器敲碎坚果。图片来源：Brienna Eteson/来源：Affinito 等人，2024

“我们复制了石器，以反映早期考古记录中发现的石器，”Karakostis 研究小组的博士生、这项研究的第一作者 Simona Affinito 解释说。

虽然在猴子和猿类等各种动物中也观察到了用石头砸碎坚果的行为，但习惯性地使用碎石进行切割的行为仅见于人类。

在受试者试图完成任务时，脑电图 (EEG) 同时记录了受试者大脑中的活动模式。“我们的研究提供了实证证据，支持早期人类使用工具的不同行为和阶段中大脑活动的不同模式，”Affinito 解释说。“额顶叶区域的参与，特别是在瞄准阶段，凸显了这些大脑区域在规划运动动作方面的重要性。”

Karakostis 报告称，尽管这两项任务都需要认知努力，但使用切割工具所涉及的大脑活动比砸碎坚果要多得多。“这些差异隐含地凸显了精确使用工具任务所需的认知表现。它们很可能使早期人类能够以一种前所未有的方式适应和塑造他们的环境，”他说。

这项新研究为进一步研究人类技术进步的认知前提奠定了基础。